長江航道整治工程生態(tài)保護的重點研究課題

陳　茜,逄　勇,2,王一秋

(1.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京　210098; 2.河海大學(xué)環(huán)境規(guī)劃與評價研究所,江蘇 南京　210098)

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長江航道整治工程生態(tài)保護的重點研究課題

陳茜1,逄勇1,2,王一秋1

(1.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京210098; 2.河海大學(xué)環(huán)境規(guī)劃與評價研究所,江蘇 南京210098)

摘要：分析長江航道整治工程的現(xiàn)狀、特點及其對環(huán)境的影響,提出從航道工程的建材性質(zhì)、方法技術(shù)等角度,選擇推進長江航道工程生態(tài)化改造的課題研究方向，并結(jié)合江豚、“四大家魚”和其他魚類的習(xí)性及保護對策，選擇長江航道整治工程生態(tài)保護的重點研究課題。

關(guān)鍵詞：航道整治工程；生態(tài)保護；課題方向

國務(wù)院《關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運發(fā)展的意見》〔2011〕2號文件,提出要建設(shè)暢通的高等級航道,標志著長江航道建設(shè)已上升到國家戰(zhàn)略高度,國家將不斷加大對長江水道的建設(shè)投資,長江水運發(fā)展迎來了新時代。然而隨著長江航道建設(shè)的不斷推進和航運事業(yè)的快速發(fā)展,在贏得巨大經(jīng)濟效益和社會效益的同時,長江航道的生態(tài)環(huán)境也受到了不利影響,違背了可持續(xù)發(fā)展理論的要求。在生態(tài)安全與和諧理念指導(dǎo)下,提出綠色航道建設(shè)的新理念,實施與航道工程相關(guān)的生態(tài)環(huán)境保護措施,以保護長江生物資源及用水環(huán)境安全。

目前已有的相關(guān)航道整治工程環(huán)境保護工作尚未符合規(guī)劃和項目環(huán)評審查要求。為了形成和諧穩(wěn)定的長江航道生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)在研究國內(nèi)外學(xué)科前沿的基礎(chǔ)上,選擇長江航道整治工程生態(tài)保護的課題研究方向,完善長江航道生態(tài)化建設(shè)的研究課題庫,為“十二五”及“十三五”的長江干線綠色航道建設(shè)提供技術(shù)支持。

1研究背景

1.1　長江干流概況

本文研究范圍為長江干線航道。長江干流上起云南水富,下至長江入?？?流經(jīng)云南、四川、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海,共7省2市,全長2 838 km,是我國流域綜合運輸體系的主要骨架之一。

1.2　生態(tài)敏感目標概況

1.2.1自然保護區(qū)

長江的珍稀水生生物有江豚、中華鱘、白鰭豚、胭脂魚等,長江干流自然保護區(qū)概況見表1。

表1　長江干流自然保護區(qū)概況

表2　長江干線航道整治工程建設(shè)情況

1.2.2國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)

長江干線共9個國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū),分布于重慶段、監(jiān)利段、黃石段、安慶段、揚州段等長江江段,主要保護對象是四大家魚、大口鯰、長吻鮠、鱖魚、中華絨螯蟹及其魚苗。

1.2.3飲用水源取水口或水源保護地

長江規(guī)劃航道涉及江段的飲用水源取水口或水源保護地主要有70處。其中，上游有四川2處,重慶6處;中游有湖北28處,湖南1處;下游有江西3處,安徽7處,江蘇22處,上海1處。

1.2.4重要濕地

長江江段包括金沙江下游、長江上游地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng),中下游的平原河流濕地生態(tài)系統(tǒng),入?？谔幍暮涌跐竦厣鷳B(tài)系統(tǒng),共有重要濕地13處,包括洞庭湖、鄱陽湖國際重要濕地。

2長江航道整治工程對環(huán)境的影響

2.1　長江航道整治工程建設(shè)概況

遵循“深下游,暢中游,延上游,通支流”的航道建設(shè)思路,近年來長江干線先后實施了30多項整治工程。但隨著經(jīng)濟發(fā)展,現(xiàn)有航道尺度無法滿足實際需求。與此同時,三峽等水利工程投入運行,清水下泄,河床沖刷,枯水期船舶擱淺、航運中斷等事件時常發(fā)生，因此對長江航道進行整治迫在眉睫。長江干線航道整治工程建設(shè)情況見表2。

2.2　航道整治工程對環(huán)境的主要影響

根據(jù)JTJ204—96《航道工程基本術(shù)語標準》,航道整治工程是指通過整治建筑物或其他工程措施,調(diào)整河槽形態(tài)和水、沙流路,從而改善航道航行條件,穩(wěn)定有利河勢的工程。根據(jù)整治工程的施工性質(zhì),長江干線航道整治工程主要分為守護工程(護灘、護岸、護坡、護底)、筑壩工程、疏浚吹填工程、航道爆破工程等4類。

2.2.1守護工程

護岸是指防止波浪、水流侵蝕河岸的工程措施。守護工程常和其他整治工程結(jié)合以進行航道建設(shè),主要用來抑制崩岸,防止水流淘刷和波浪沖刷河岸，防止主流頂沖河岸,尤其是在洪水主流頂沖的險工地段,需要修建護岸工程,以保持河勢穩(wěn)定,有效維護堤防安全。護底是護岸的基礎(chǔ)部分,是從坡腳向外直至深槽的防護體,可遏制河底的過度沖刷。護岸、護坡、護灘主要用來改變原有的岸坡結(jié)構(gòu),使得復(fù)雜的河流向單一化發(fā)展。

守護工程在施工期會使水體中懸浮物濃度升高,危害浮游生物;施工后一般不會對河道水文情勢造成大的改變,但會破壞底棲動物的主要生存場,導(dǎo)致底棲動物種類、數(shù)量下降,改變其產(chǎn)卵基質(zhì)等棲息生境,同時施工還會造成邊灘硬化,影響水生維管束植物的生長,間接影響喜好在此產(chǎn)沉性卵或黏性卵魚類的繁殖發(fā)育,導(dǎo)致區(qū)域魚類資源量下降。

2.2.2筑壩工程

筑壩工程主要是指將石料拋筑在具有土工布護底的局部河床上的工程，通常用以調(diào)整水流分布、改善航行條件。筑壩工程的施工期間，水體懸浮物濃度升高,危害浮游生物;施工后，壩體上下游河段的水文情勢將改變,局部河道的水流流向和流場發(fā)生變化，丁壩、潛壩和梳齒壩體的上、下游可能形成回水區(qū)或緩流區(qū),抬升部分河段水位。被壩體占用岸邊的水生植被破壞,對部分產(chǎn)卵魚類不利。施工后一些原有的產(chǎn)卵場范圍變化或喪失功能,如丁壩壩體上游靠岸側(cè)水流減緩,若漂流性魚卵漂浮至此易下沉,影響魚類孵化。

2.2.3疏浚吹填工程和航道爆破工程

疏浚吹填工程和航道爆破工程在施工期同樣會使水體中懸浮物濃度升高,危害浮游生物;施工后將改變河道地形,原有底棲生物被損毀;減緩河段流速,改變魚類生境。若爆破工程前未采取驅(qū)魚措施,將炸死或炸傷過往魚類。

3重點研究課題

3.1　整治工程生態(tài)化改造

a. 生態(tài)護坡指綜合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物學(xué)等學(xué)科的基本知識，對斜坡或邊坡進行支護,形成由植物或工程和植物組成的綜合護坡系統(tǒng)。國內(nèi)外新型的生態(tài)護坡技術(shù)非常豐富,有液壓噴播植草護坡、土工網(wǎng)墊植草護坡、石籠(雷諾墊)護坡、加筋纖維毯護坡、香草根技術(shù)護坡等。但目前我國對長江航道生態(tài)護坡建設(shè)的相關(guān)研究還不夠充分,缺乏對各江段航道整治生態(tài)護坡工程適應(yīng)技術(shù)的分類。可在數(shù)學(xué)物理模型的基礎(chǔ)上,配合野外實驗,分析新型生態(tài)護坡技術(shù)的抗沖刷能力、抗風(fēng)浪能力、消落帶消能能力[1]、生態(tài)修復(fù)特性[2]等,綜合得到適合各整治航段的最優(yōu)護坡方案的研究工作。

b. 護底工程材料不僅需具有安全性、適應(yīng)性、經(jīng)濟性,還應(yīng)該重視它的生態(tài)修復(fù)特性。護底工程生態(tài)化建設(shè)不僅對工程的安全性具有要求,對工程進行生態(tài)化改造也十分重要。而目前在長江航道生態(tài)護底建設(shè)中,長江中下游常用的護底材料有土工織物沙枕、混凝土塊軟體排、拋石等[3],這些材料的功能性一般不存在問題,但生物性較差。

可開展野外監(jiān)測,分析護底工程軟體排構(gòu)造或布局的沖淤能力[4]、淤積泥沙中底棲生物的含量、周邊生境及相關(guān)環(huán)境因子的恢復(fù)情況,得出適合微生物附著的軟體排構(gòu)造及布局方案。

本研究方向可促進長江干線航道整治工程的生態(tài)建設(shè),推動長江航道建設(shè)的綠色發(fā)展。

3.2　珍稀水生生物保護

3.2.1江豚

長江江豚是江豚生活在淡水中的唯一亞種,2013年7月被IUCN的受脅物種紅皮書列為極危物種,是我國國家Ⅱ級保護水生動物。據(jù)資料顯示,近20年來長江江豚種群數(shù)量快速衰減。1991年長江江豚數(shù)量為2 700余頭,而至2012年,江豚數(shù)量不足1 000頭,其種群年均下降速率為13.73%。自然環(huán)境變遷、水位下降、水質(zhì)惡化、河道淤積等給江豚的繁殖與生長帶來了嚴重威脅。

可對長江江豚的歷史和現(xiàn)狀進行資料查找和實地考察,研究長江江豚的種群分布、生長狀況及數(shù)量的變化趨勢[5-6];研究三峽大壩蓄水對江豚棲息地及索餌場造成的影響,分析各類整治工程對江豚的危害程度;從人類活動和自然變遷等層面初步分析江豚減少的影響因素,并分析棲息地保護、異地遷建保護[7]、人工繁殖[8]三大保護措施的利弊,進而提出江豚保護的總體策略及近期保護側(cè)重方向,分江段制定近期及遠期江豚保護方案。

通過本研究方向,希望對現(xiàn)有長江江豚種群狀況進行詳盡了解,提出明確的江豚保護思路,在理論和技術(shù)上完善已有的江豚保護措施,建設(shè)和諧健康的長江生態(tài)環(huán)境。

3.2.2“四大家魚”

“四大家魚”指的是青、草、鰱、鳙,它們具有適應(yīng)性強、生長速度快等養(yǎng)殖優(yōu)勢,是我國主要的淡水養(yǎng)殖和捕撈對象,在我國淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量中約占57%(1998年),既是我國的國寶,也是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要養(yǎng)殖品種。但近二三十年來,由于過渡捕撈、水質(zhì)污染和水利工程建設(shè)等原因,其資源量日益減少?？刹捎觅Y料查找或?qū)嵉乜疾斓姆椒ㄕ{(diào)查目前“四大家魚”的“三場一通道”分布情況[9-10]及三峽工程蓄水后對“四大家魚”產(chǎn)卵場分布區(qū)域的影響[11],初步分析水利工程建設(shè)、水體污染、非法捕撈等人類活動對“四大家魚”種群變化的影響;可結(jié)合“四大家魚”的生態(tài)保護措施(沿江治污、建立魚道、底棲生物恢復(fù)、投放人工魚礁、建立人工增殖放流站[12-13]等),從社會經(jīng)濟條件和生態(tài)環(huán)境方面分析適合各江段的“四大家魚”最優(yōu)保護方案。

通過本研究可進一步推進“四大家魚”保護工作,完善“四大家魚”的保護機制,為長江漁業(yè)資源的繁榮與生態(tài)系統(tǒng)的平衡做出貢獻。

3.2.3胭脂魚、刀鱭、達氏鱘等

胭脂魚分布于長江水系,是我國二類重點保護的珍稀魚類,有極高的經(jīng)濟、科研價值,由于水利工程截流后的產(chǎn)卵場變化、水質(zhì)污染、長期過度違法捕撈等原因,野生胭脂魚資源量急劇下降[14]。刀鱭是長江水域重要的洄游性經(jīng)濟魚類,歷史資料顯示,刀鱭以長江下游的安徽、江蘇、上海為主要洄游通道,但目前江西、湖南已不能形成刀鱭魚汛,下游安徽刀鱭產(chǎn)量也較小[15]。達氏鱘為我國的特有種,近20年來,由于葛洲壩工程的興建、水體污染、過度捕撈等原因,達氏鱘的資源已極為稀少,被列為國家Ⅰ級保護動物。

可研究不同江段胭脂魚、刀鱭、達氏鱘等(以下簡稱“珍稀魚類”)繁殖群體出現(xiàn)的時間,確定其洄游過程與動態(tài);研究不同江段珍稀魚類產(chǎn)卵場的分布、繁殖群體數(shù)量和產(chǎn)卵繁殖時間;研究珍稀魚類育幼場的棲息地特征、水生生物餌料資源特點和水文流態(tài)特征,以確定珍稀魚類育幼的環(huán)境需求;研究航道整治工程對珍稀魚類洄游、產(chǎn)卵場環(huán)境、產(chǎn)卵群體分布、幼魚分布和生長的影響。

通過本研究方向,可提出有效的珍稀魚類生態(tài)修復(fù)措施,推進胭脂魚、刀鱭、達氏鱘等珍稀魚類的保護機制建立。

3.3　生態(tài)補償機制

關(guān)于生態(tài)補償?shù)亩x,由于其本身的復(fù)雜性以及學(xué)者對生態(tài)補償?shù)难芯總?cè)重點存在差異,國內(nèi)外對生態(tài)補償?shù)母拍罱缍ㄉ形葱纬山y(tǒng)一觀點。國際上常使用生態(tài)服務(wù)付費或生態(tài)效益付費的說法,旨在通過市場和政府以經(jīng)濟、技術(shù)、行政等手段調(diào)動人們開展生態(tài)保護的積極性,逐步實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間的協(xié)調(diào),促進生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

由于國內(nèi)生態(tài)補償理論機制的欠缺和相關(guān)法律法規(guī)的不健全,生態(tài)補償難以使用統(tǒng)一的標準,關(guān)于珍稀野生物種的生態(tài)補償工作更是舉步維艱。

可基于水生生物現(xiàn)狀調(diào)研中對影響因素的初步研究,結(jié)合水生生物的總體保護策略及分江段、分水域的保護方案,選擇采用直接市場法、替代市場法或假想市場法等核算出相應(yīng)的保護所需費用，在相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合有關(guān)案例及法律法規(guī),通過對生態(tài)補償?shù)姆绞?、主客體、補償期、資金管理與應(yīng)用、補償?shù)穆鋵嵟c監(jiān)督、補償?shù)男Чu價等修訂,確立完善的生態(tài)補償機制[16]。

通過本研究可為珍稀魚類的生態(tài)補償工作確定合理的思路,推動生態(tài)補償機制的建立,并為其他領(lǐng)域的生態(tài)補償研究奠定基礎(chǔ)。

3.4　擬開展的研究課題

3.4.1生態(tài)護岸效果評估及生態(tài)護坡類型選擇

選取典型江段的護坡工程,運用數(shù)理統(tǒng)計等科學(xué)分析方法,進行生態(tài)護坡工程實施效果評估,了解生態(tài)護坡工程在建、建后對生態(tài)環(huán)境的影響。根據(jù)其不利影響,結(jié)合室內(nèi)外試驗等研究方法,分析有效的改進措施,改進已有工程;調(diào)查目前已實施的各類生態(tài)護坡技術(shù),通過室內(nèi)外實驗,探究各生態(tài)護坡在不同水流條件下的適應(yīng)性(包括生態(tài)護坡的抗沖刷能力、抗風(fēng)浪能力、消落帶消能能力、生態(tài)修復(fù)特性等),比選適合各航段航道整治工程的最佳生態(tài)護坡方案。

3.4.2護底工程的水生態(tài)學(xué)效應(yīng)及其改進工藝

選取典型江段的護底工程,運用數(shù)理統(tǒng)計等科學(xué)方法,分析區(qū)域水生生物資源演變及存在的生態(tài)問題,評估工程的實施效果,得到工程在建、建后對生態(tài)環(huán)境的影響。根據(jù)其不利影響,對已有工程實施改進措施,并研究相應(yīng)的生態(tài)工藝改進技術(shù),可選取的典型航道整治工程如宜昌—昌門溪河段航道整治工程、安慶水道航道整治二期工程等。

3.4.3航道整治工程對江豚及其餌料魚類的影響與恢復(fù)過程

選擇江豚分布的典型江段和典型航道整治工程,研究航道整治工程實施前、實施期間和實施后棲息地特征、餌料魚類分布和江豚分布與活動的變化,了解航道整治工程對江豚及其餌料魚類的影響,提出相應(yīng)的江豚及其餌料魚類保護措施和生態(tài)修復(fù)方案。

3.4.4適宜江豚生存的生態(tài)保護江段選取

綜合考慮江豚保護、航道整治工程建設(shè)的技術(shù)、社會影響等,采取實地考察和對比分析的方法,優(yōu)化選取適宜江豚生存的生態(tài)保護江段及支汊水域。

3.4.5航道整治對刀鱭資源的影響與保護措施及補償

研究刀鱭的洄游和繁殖季節(jié)長江中下游不同江段刀鱭出現(xiàn)的時間、豐度、產(chǎn)卵場分布和繁殖群體大小;研究刀鱭產(chǎn)卵場的特點和產(chǎn)卵繁殖的環(huán)境需求;分析不同江段刀鱭育幼場的分布,研究刀鱭育幼的環(huán)境需求;研究典型航道整治工程對刀鱭洄游、繁殖和育幼的影響;提出刀鱭資源保護措施和相應(yīng)的生態(tài)補償方案。

3.4.6航道整治對珍稀魚類的影響與恢復(fù)過程

相對于“四大家魚”和刀鱭等活動范圍較廣的魚類,一些魚類如鯽、鯉、餐、鱖等的活動范圍一般較小,航道整治工程對這些魚類的影響更加顯著。大部分航道整治工程對棲息地的影響是暫時的,隨著棲息地恢復(fù),施工水域魚類資源也將逐步恢復(fù)。本課題研究航道整治工程對棲息地和魚類分布、繁殖、攝食和生長的影響;解析航道整治工程水域棲息地和魚類資源分布的恢復(fù)過程;提出相應(yīng)的保護與恢復(fù)措施以及生態(tài)補償方案。

3.4.7航道整治工程對魚類群落結(jié)構(gòu)及生物完整性的影響

取典型江段,并按照不同季度或月份,定期對航道整治工程施工前、施工期、運行期魚類群落結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測,掌握魚類種類組成與分布、各種類的生物量,分析魚類群落結(jié)構(gòu)演變規(guī)律,篩選出施工和運行前后種群規(guī)模變化較大的種類;采用魚類生物完整性指數(shù)等評價方法,對航道整治工程施工前、施工期、運行期魚類生物完整性進行評價,分析航道整治施工、運行對魚類完整性的影響及影響程度,并針對性地采取補救措施。

3.4.8航道整治工程江豚生態(tài)補償方案

根據(jù)人工繁殖、遷地保護、就地保護、離體保護的江豚保護策略及分江段的保護方案,核算出江豚保護所需費用;分析航道整治工程對江豚生態(tài)足跡的影響,并確定其對江豚影響所占的權(quán)重及影響期;根據(jù)江豚的保護費用和航道整治工程影響權(quán)重及影響期,最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的生態(tài)補償費用。在理論研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)案例及法律法規(guī),通過對生態(tài)補償?shù)姆绞?、主客體、補償期、資金管理與應(yīng)用、補償?shù)穆鋵嵟c監(jiān)督、補償效果評估的研究,確立完善的江豚生態(tài)補償機制。

4結(jié)論與建議

a. 加強航道整治工程的理論研究,不斷完善工程理論和實施工藝,開展改善長江航道整治工程生態(tài)環(huán)境方向的研究,為長江黃金水道的發(fā)展提供理論支持。

b. 長江航運的發(fā)展和航道的建設(shè)在取得巨大的社會效益、經(jīng)濟效益的同時,對長江航道的生態(tài)環(huán)境也帶來了一定程度的不利影響。設(shè)計航道整治工程時,須樹立生態(tài)建設(shè)的宏觀理念,預(yù)測并采取有效措施降低工程實施后產(chǎn)生的不利影響,建立科學(xué)化、規(guī)范化的生態(tài)保護機制。

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Key research topic of ecological protection of Yangtze River waterway regulation project

CHEN Qian1, PANG Yong1, 2, WANG Yiqiu1

(1.CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing210098,China;

2.InstituteofEnvironmentalPlanningandEvaluation,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

Abstract：The current situation, characteristics and main effects on the ecological environment of the Yangtze River waterway regulation project are analyzed. It is recognized to promote the ecological transformation of the Yangtze River waterway engineering from the perspective of the nature of the building materials and the method and technology, which can be also combined with research on habits and protection measures of finless porpoise, four fish and other fish.

Key words：waterway regulation project; ecological protection; research direction

(收稿日期：2015-01-31編輯：彭桃英)

中圖分類號：X171.4

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)01-0067-05

作者簡介:陳茜(1992—),女,碩士研究生,研究方向為水資源規(guī)劃與保護。E-mail:cq385841500@qq.com通信作者:逄勇,教授。E-mail:pangyonghhu@163.com

基金項目:水體污染控制與治理科技重大專項 (2012ZX07101-010,2012ZX07101-001)

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.01.011